专利名称：一种带自然供冷供热功能的空气处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，适用于水环热泵空调系统中冬季 需供热夏季需供冷的空调外区，还适用于全年需要供冷的空调内区，属于制冷空调设备领域。
背景技术：
近年来，受环境污染和能源危机的影响，水环热泵空调系统作为一种新型的节能系统在 空调领域中备受关注，并得以广泛的应用和长足的发展。水环热泵系统主要通过建筑内、外 区的热回收实现节能，故该系统尤其适用于内区余热量大且长期供冷、供热并存的建筑。除 此之外，水环热泵系统还具有节省空调机房，末端使用灵活，造价低等一系列独特优势，使 其在宾馆，写字楼，商场等大型建筑中的应用不断增多。
水环热泵系统的主要构成为一套循环水路和末端的水源热泵机组，热泵机组根据各自的 室内负荷要求运行于制冷或供热工况，向水环内放热或取热。借助于这种灵活的结构设计， 水环热泵系统以一套循环水系统就解决了同一时间内建筑内部不同房间的供热或供冷需求。 但是，水环热泵的这种设计也招致了如下的问题
1) 对于常年需要供冷的建筑内区，末端热泵机组常年运行于制冷模式，即使在室外气温 较低，环路循环水温也较低的过渡季和冬季。这种常年的电制冷方式带来了较大的能耗损失， 如果能够在过渡季和冬季充分地利用自然冷量，将会显著地提升系统的节能性。
2) 在冬季建筑热负荷较大时，水环内水温将不断下降，需要向水环中补充必要的热量， 可靠性较高的锅炉为常用的补热设备。由于水环作为热泵机组的蒸发端，其水温不能过高， 否则会引起压縮机吸气压力过高，出现压缩机过载的现象，所以冬季的循环水温一般维持在
10 15°C。而锅炉的供水温度一般较高，所以需经过掺混或间接换热到较低温度方能供水环
使用，由此导致了高品位能源的浪费。
以上两个问题均不同程度的造成了水环热泵系统的能耗损失，无形降低了该系统的运行 节能性，在能源日益紧缺，国家倡导节能的今天，这种可观的能源浪费问题不容小视，亟需 妥善的解决。
发明内容
针对上述水环热泵空调系统的不足，本发明提出一种带自然供冷供热功能的空气处理装 置，解决了该能源浪费问题，提升了水环热泵空调系统的节能性。
本发明的技术方案如下
一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，包含压縮机3、四通阀4、蒸发器6、节流装 置8、冷凝器9、气液分离器5;所述压縮机3、四通阀4、蒸发器6、节流装置8、冷凝器9、
气液分离器5通过管道连接构成蒸气压縮式热泵循环回路；其特征在于在所述四通阀4的
3常闭端口和冷凝器9的连接管道上加设热泵阀门10，并将热泵阀门10和冷凝器9的连接管
道通过热管阀门11与四通阀4的常开端口相连；在节流装置8的两端并联阀门7;设置高位
机1和低位机2，将冷凝器9置于高位机1中，将蒸发器6置于低位机2中，将压縮机3、四 通阀4、气液分离器5、阀门7、节流装置8、热泵阀门10和热管阀门11置于高位机1或低 位机2中。
本发明提供的第二种带自然供冷供热功能的空气处理装置，包含压縮机3、四通阀4、蒸 发器6、节流装置8、冷凝器9、气液分离器5;所述压縮机3、四通阀4、蒸发器6、节流装 置8、冷凝器9、气液分离器5通过管道连接构成蒸气压縮式热泵循环回路。其特征在于在 所述四通阀4的常闭端口和冷凝器9的连接管道上加设热泵阀门10，并将热泵阀门10和冷 凝器9的连接管道通过热管阀门11与四通阀4的常开端口相连；将阀门7和制冷剂泵12串 联后并联在节流装置8的两端。
上述两种技术方案中，所述蒸发器6为风冷或水冷换热器或是两者的组合；所述冷凝器9
为风冷或水冷换热器或是两者的组合，冷凝器9为新风机组，空调箱，风机盘管或壁挂空调 机中的换热器；所述阀门7、热泵阀门IO和热管阀门11是电磁阀或电动阀；所述节流装置8 为热力膨胀阀、电子膨胀阀或毛细管，或是这些节流装置的组合。
通过以上技术方案，本发明对原有装置进行了改进和完善，在原有热泵循环基础上加设 热管自然循环，有效的解决了水环热泵系统在供热或供冷时的能源浪费问题。
1) 对于内区常年制冷的末端，在过渡季或冬季水环内水温足够低时，将本发明切换到热 管自然循环模式，从室内侧吸热，向水环侧放热，从而以较低的能源输入完成了室内多余热 量从室内侧到水环侧的传递。为了确保并改善自然循环的传热效果，还可采用制冷剂泵作为 自然循环的辅助动力源，在传热量不足时可启动制冷机泵，增大制冷剂流量，提高热管的传 热量。这两种模式的运行COP均要高于制冷方式，从而达到了减小能耗的效果。
2) 在冬季供热时，本发明同样可利用水环侧和室内侧的温度差，驱动热管循环运行，此 时系统从水环侧吸热，向室内侧放热。由于引入了热管自然循环，冬季水环内循环水温的限 制被取消，从锅炉制取的高温水可不经掺混或二次换热，无品位损耗的进入水环中供各个末 端使用。此举不仅延续了如1所述的末端节能效果，还杜绝了水环补热环节的高品位能损失， 以另一种方式强化了系统的节能性。
另一方面，该发明保留了夏季的蒸汽压縮制冷功能，以及冬季或过渡季的蒸气压縮制热 功能，从而确保了系统在各种工况以及突发情况下的正常工作能力，进一步巩固了水环热泵 系统的安全性和可靠性。
综上所述，本发明通过对原有技术合理的改进，在保留装置原有功能的基础上新增了一 个节能运行模式，有效的增强了装置的节能性和可靠性，对于装置的性能完善和竞争力提高 都具有一定的意义。本发明不仅适用于水环热泵空调系统的内区和外区，还适用于其他从高温流体端向低温 流体端传热的场合，具有节能可靠的优点。
图1为本发明公开的"一种带自然供冷供热功能的空气处理装置"实施例一的结构原理图。
图2为本发明公开的"一种带自然供冷供热功能的空气处理装置"实施例二的结构原理图。
图3为本发明公开的"一种带自然供冷供热功能的空气处理装置"实施例三的结构原理图。
图4为本发明公开的"一种带自然供冷供热功能的空气处理装置"实施例四的结构原理图。
图中l一高位机；2 —低位机；3 —压縮机；4一四通阀；5 —气液分离器；6 —蒸发器；7 一阀门；8 —节流装置；9一冷凝器；IO —热泵阀门；ll一热管阀门；12 —制冷剂泵。
具体实施例方式
图1为本发明公开的"一种带自然供冷供热功能的空气处理装置"实施例一的结构原理
图，装置包含压縮机3、四通阀4、蒸发器6、节流装置8、冷凝器9、气液分离器5;所述压 縮机3、四通阀4、蒸发器6、节流装置8、冷凝器9、气液分离器5通过管道连接构成蒸气 压縮式热泵循环回路；其特征在于在所述四通阀4的常闭端口和冷凝器9的连接管道上加 设热泵阀门10，并将热泵阀门10和冷凝器9的连接管道通过热管阀门11与四通阀4的常开 端口相连；在节流装置8的两端并联阀门7;设置高位机1和低位机2，将冷凝器9置于高位 机1中，将蒸发器6置于低位机2中，将压縮机3、四通阀4、气液分离器5、阀门7、节流 装置8、热泵阀门10和热管阀门11置于高位机1或低位机2中。
在如上所述的空气处理装置中，所述蒸发器6为风冷或水冷换热器或是两者的组合；所 述冷凝器9为风冷或水冷换热器或是两者的组合，冷凝器9为新风机组，空调箱，风机盘管 或壁挂空调机中的换热器；所述阀门7、热泵阀门IO和热管阀门11是电磁阀或电动阀；所 述节流装置8为热力膨胀阀、电子膨胀阀或毛细管，或是这些节流装置的组合。
在本实施例中，阀门7开启，节流装置8被短路，不发挥作用，热泵阀门10关闭，热管 阀门11开启，此时本发明运行于热管自然循环模式。
图2为本发明公开的"一种带自然供冷供热功能的空气处理装置"实施例二的结构原理 图，该装置包含压縮机3、四通阔4、蒸发器6、节流装置8、冷凝器9、气液分离器5;所述 压縮机3、四通阀4、蒸发器6、节流装置8、冷凝器9、气液分离器5通过管道连接构成蒸 气压縮式热泵循环回路。其特征在于在所述四通阀4的常闭端口和冷凝器9的连接管道上
5加设热泵阀门10，并将热泵阀门10和冷凝器9的连接管道通过热管阀门11与四通阀4的常 开端口相连；将阀门7和制冷剂泵12串联后并联在节流装置8的两端。
在如上所述的空气处理装置中，所述蒸发器6为风冷或水冷换热器或是两者的组合；所
述冷凝器9为风冷或水冷换热器或是两者的组合，冷凝器9为新风机组，空调箱，风机盘管 或壁挂空调机中的换热器；所述阀门7、热泵阀门IO和热管阀门11是电磁阀或电动阀；所 述节流装置8为热力膨胀阀、电子膨胀阀或毛细管，或是这些节流装置的组合。
在本实施例中，阀门7开启，节流装置8被短路，不发挥作用，热泵阀门10关闭，热管 阀门11开启，制冷剂泵12开启，此时本发明运行于以制冷剂泵为动力源的热管循环模式。
图3为本发明公开的"一种带自然供冷供热功能的空气处理装置"实施例三的结构原理 图，该实施例的结构与图l所示的实施例一相同，只是在阀门状态上与实施例一完全相反。 在本实施例中，阀门7关闭，节流装置8开始工作，热泵阀门10开启，热管阀门ll关闭， 此时本发明退化为常规的热泵，运行于蒸气压縮式制冷或制热模式。
图4为本发明公开的"一种带自然供冷供热功能的空气处理装置"实施例四的结构原理 图。该实施例的结构与图2所示的实施例二基本相同，只是冷凝器9为风机盘管内的换热器。
权利要求
1.一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，包含压缩机(3)、四通阀(4)、蒸发器(6)、节流装置(8)、冷凝器(9)、气液分离器(5)；所述压缩机(3)、四通阀(4)、蒸发器(6)、节流装置(8)、冷凝器(9)、气液分离器(5)通过管道连接构成蒸气压缩式热泵循环回路；其特征在于在所述四通阀(4)的常闭端口和冷凝器(9)的连接管道上加设热泵阀门(10)，并将热泵阀门(10)和冷凝器(9)的连接管道通过热管阀门(11)与四通阀(4)的常开端口相连；在节流装置(8)的两端并联阀门(7)；设置高位机(1)和低位机(2)，将冷凝器(9)置于高位机(1)中，将蒸发器(6)置于低位机(2)中，将压缩机(3)、四通阀(4)、气液分离器(5)、阀门(7)、节流装置(8)、热泵阀门(10)和热管阀门(11)置于高位机(1)或低位机(2)中。
2. 根据权利要求书1所述的一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，其特征在于 所述蒸发器(6)为风冷或水冷换热器或是两者的组合。
3. 根据权利要求书1所述的一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，其特征在于 所述冷凝器(9)为风冷或水冷换热器或是两者的组合，冷凝器(9)为新风机组，空调箱， 风机盘管或壁挂空调机中的换热器。
4. 根据权利要求书l所述的一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，其特征在于阀门(7)、热泵阀门(10)和热管阀门(11)是电磁阀或电动阀；所述节流装置(8)为热力膨 胀阀、电子膨胀阀或毛细管，或是这些节流装置的组合。
5. —种带自然供冷供热功能的空气处理装置，包含压縮机(3)、四通阀(4)、蒸发器(6)、 节流装置(8)、冷凝器(9)、气液分离器(5);所述压缩机(3)、四通阀(4)、蒸发器(6)、 节流装置(8)、冷凝器(9)、气液分离器(5)通过管道连接构成蒸气压縮式热泵循环回路。 其特征在于在所述四通阀(4)的常闭端口和冷凝器(9)的连接管道上加设热泵阀门(10)， 并将热泵阀门(10)和冷凝器(9)的连接管道通过热管阀门(11)与四通阀(4)的常开端 口相连；将阀门(7)和制冷剂泵(12)串联后并联在节流装置(8)的两端。
6. 根据权利要求书5所述的一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，其特征在于 所述蒸发器(6)为风冷或水冷换热器或是两者的组合。
7. 根据权利要求书5所述的一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，其特征在于 所述冷凝器(9)为风冷或水冷换热器或是两者的组合，冷凝器(9)为新风机组，空调箱，风机盘管或壁挂空调机中的换热器。
8. 根据权利要求书5所述的一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，其特征在于阀门(7)、热泵阔门(10)和热管阀门(11)是电磁阀或电动阀；所述节流装置(8)为热力膨 胀阀、电子膨胀阀或毛细管，或是这些节流装置的组合。
全文摘要
一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，包含压缩机，四通阀，气液分离器，冷凝器，节流装置和蒸发器，其技术特征在于在四通阀所在管路上加设热管阀门和热泵阀门，在节流装置两端并联阀门，设置高位机和低位机，将对应的部件置于其中。本发明不仅保留了原有系统的制冷和制热功能，还引入热管自然循环，不仅解决了水环热泵系统建筑内区冬季和过渡季的能源浪费问题，还杜绝了在冬季补热时的高品位能损失。发明还可加设制冷剂泵保障热管循环的运行性能，从而进一步提升水环热泵空调系统的节能性和可靠性。本发明还适用于其他从高温流体端向低温流体端传热的场合，具有节能可靠的优点。
文档编号F25B41/04GK101514856SQ20091011988
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者周德海, 张晓灵, 李先庭, 王宝龙, 石文星, 郜义军, 韩林俊 申请人:清华大学